淺談鋼筋混凝土橋梁安全問題與加固技術
隨著交通運輸事業(yè)的發(fā)展，交通運輸量大幅度增長，行車密集及車輛載重越來越大，尤其是推行拖掛運輸和集裝箱運輸后，重型車輛日益增多。現(xiàn)有公路橋梁中的相當一部分（主要是50、60和70年代修建的橋梁）已滿足不了使用上的要求。公路橋梁造價昂貴，在公路運輸中發(fā)揮著重要的作用，但由于運營時間及設計施工等方面的原因，部分橋梁不適應當今經濟快速發(fā)展的需要，并出現(xiàn)各種病害和缺陷。采用適當的加固技術對恢復和提高舊橋的承載力和通行能力，延長橋梁的使用壽命，以滿足現(xiàn)代化交通運輸的需要，對于我省相對貧困的省份，可以節(jié)省大量資金和縮短建設時間，取得良好的經濟效益。對于一座需要進行加固的混凝土橋梁來說，首先需要對橋梁的技術狀況及其缺陷、病害進行全面而細致的調查。
一、橋梁加固的目的與意義
1、橋梁加固的目的。自橋梁建成之始，不久就會產生已建橋梁的維修、改造和加固的需求，也就是針對已經變舊的橋梁，不能滿足繼續(xù)使用的狀況進行處理的方法。
2、橋梁加固的意義。橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性。加固橋梁可以預防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡。
二、橋梁病害成因
在加固與補強之前，應確定結構的劣化和損傷的原因，以便確定維修加固方案。除有偶然荷載急劇作用于橋梁造成梁板斷裂等重大損壞外，常見的橋梁病害有裂縫、撞損、剝落、蜂窩、沖刷、鋼筋銹蝕等。其中裂縫是混凝土橋梁最常見的病害表現(xiàn)之一，是影響橋梁承載力和耐久性的重要因素?；炷亮芽p引起鋼筋保護層破壞，致使空氣侵人導致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構件破壞的重要原因。造成以上病害的主要原因如下：
1、橋梁設計、施工及運營對橋梁的影響。在橋梁的建造過程中，設計不合理、截面尺寸和鋼筋配置不符合力學要求、施工質量問題達不到設計要求、建筑材料使用不當、品質不良等等。這些方面如果出現(xiàn)問題將使橋梁在使用伊始就存在質量隱患。橋梁在使用過程中，混凝土的干縮、徐變現(xiàn)象以及預應力構件的預應力損失不可避免，造成裂縫產生、構件強度降低；同時，環(huán)境中有害的化學物質會對結構造成侵蝕，導致混凝土強度降低，鋼筋產生銹蝕。此外，交通超載、車輛的撞擊損壞、橋面磨損等人為因素的破壞是經常發(fā)生的；嚴寒酷暑的溫度影響、洪水的沖擊、地震造成的破壞也不可避免。
2、環(huán)境因素對橋梁病害產生的影響。嚴寒酷暑的溫度、氣候、洪水的沖擊等橋梁外部環(huán)境對橋梁會產生影響，以致混凝土橋梁的劣化現(xiàn)象。多種原因相互作用，惡性循環(huán)，形成橋梁的劣化與損傷。常見的劣化現(xiàn)象有裂縫、撞損、剝落、蜂窩、沖刷、鋼筋銹蝕等。裂縫是混凝土橋梁最常見的劣化現(xiàn)象。鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土構件破壞的主要原因。
3、超載超限對橋梁的危害。車輛的超載超限對橋梁的損傷很大，自06年以來，我市干線公路橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害和損壞，橋面板嚴重坑洼不平，梁板出現(xiàn)較多的裂縫、斷裂、受力鋼筋外漏、銹蝕。車輛的超載超限已成為嚴重的公路橋梁的殺手。超限產生過大的彎矩和剪力使梁板產生過大彎曲變形和剪力破壞，產生彎曲裂縫，支座附近產生剪切裂縫。過大的荷載使裝配式板橋的鉸縫混凝土開裂，導致橋面橫向分布削弱，橋板承受荷載增加；嚴重時鉸縫混凝土破壞，形成單塊板受力，使橋板斷裂，產生險情，嚴重威脅橋梁和行車安全，如不及時采取措施，將形成事故。
4、地震對混凝土橋梁的破壞地震因其發(fā)生的突然性和巨大破壞力而被列為各種自然災害之首。
三、鋼筋混凝土橋梁安全評估及加固原則
按照公路管理局公路養(yǎng)護管理部署和要求，對管養(yǎng)的橋梁進行全面檢查、現(xiàn)場堪察，并對照《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》逐項登記，發(fā)現(xiàn)病害及時上報。對出現(xiàn)病害的橋梁認真分析原因，在未施工維修加固前，實行跟蹤監(jiān)測并做好預防性的安全工作。
1、評估。為保障對現(xiàn)役橋梁的安全運營，管養(yǎng)單位必須建立有效的橋梁檢測和預警系統(tǒng)。定期對橋梁的劣化與受損情況進行全面檢測，依據受損情況現(xiàn)狀進行安全性評估，確定實際荷載能力，判斷是否對橋梁的承載力和耐久性構成威脅。橋梁的承載力評估，我國目前主要采用檢測與計算相結合的方法對橋梁安全的承載力進行評定。管養(yǎng)單位在日常管養(yǎng)過程中對管養(yǎng)橋梁主要按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGHll一204），對照橋梁技術狀況評定標準對管養(yǎng)橋梁按照五類橋梁的劃分進行區(qū)分并分別采取養(yǎng)護措施。需要時委托具有橋梁檢測資質的單位進行檢測并采取措施進行加固維修。
2、橋梁補強加固原則。采用加固方案之前，須先考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。補強加固是通過加大或修復橋梁構件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結構形式為原則，只有在較復雜的情況下，才可考慮更改結構形式。如果采用補強加固的方式仍不能達到交通運輸要求，則必須考慮進行重建橋梁的部分或全部。選擇橋梁加固方式時，必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量，最好參考已經成功完成補強加固的橋梁的施工。采用擴大或增加橋梁構件斷面的方法進行加固前，應考慮增加部分與原有部件的結合效果。
四、橋梁維修加固方法
通過對橋梁現(xiàn)狀、病害成因及可能的發(fā)展趨勢、橋梁使用狀況的科學分析，按照“安全、經濟、實用、美觀”的維修加固原則，在橋梁加固方案的選擇、幾何尺寸的擬定上力求實用有效，同時考慮施工方法可行。對每座橋梁加固均嚴格按規(guī)范要求繪制設計圖紙，編報施工圖預算。對施工難度大、施工工藝復雜的橋梁進行加固時，同時做好相應的施工組織設計，確保維修加固質量。下面是幾種常見橋梁病害處治方法： 1、基礎沖空。在沖空部位用灌注素混凝土填充，選擇的混凝土標號不小于C20。
2、因地基不均勻沉降橋臺側墻開裂或外傾。采用支撐加固方法處理，即在側墻外傾處設置支撐墻。支撐墻常用漿砌片石或澆混凝土等材料修建。
3、主拱圈出現(xiàn)縱向裂縫的加固。常用的方法有拱背加固和拱腹加固兩種，應考慮河道水流量、安全、交通等因素選擇加固方法。采用拱腹加固時，一是用拱肋橫系梁加固，可節(jié)約材料用量，降低費用；二是拱圈襯砌加固。
4、橋梁附屬設施及橋面系的損毀維修。橋梁附屬設施包括錐坡、橋頭護岸等，是最易遭受水毀損壞的部位，此類損毀主要采用原結構修復方法處治。橋面系由于受到車輛和人為破壞，也會出現(xiàn)損壞，影響了橋梁的正常使用和行車行人安全。如橋梁欄桿、橋面鋪裝層的損壞。對此類病害，視其損壞程度、數量及原構件的可利用價值，主要采用維修更換或拆除重建。
5、危橋的處理。根據《公路橋梁技術等級評定標準》，自2000年起，總段對管養(yǎng)的每座橋梁建立技術檔案，確定橋梁技術等級；對三、四類橋梁實行跟蹤管理。對確定為危橋的橋梁，一是實行限載、限速及安全警示；二是積極向上級業(yè)務部門反映，爭取資金投入。
五、橋梁加固施工質量控制
1、嚴把圖紙審查關。從幾何尺寸擬定、力學體系分析、構件組合型式，到施工因素影響均充分考慮，做到“精心設計”，并上報設計圖紙，請上級審查把關。
2、嚴把材料進場關。在橋梁大中修工程施工中，對鋼材、水泥等外購材料要有產品合格和生產廠家的證明，進場材料的規(guī)格型號必須符合設計圖紙規(guī)定；對砂石材料必要檢查其相關的技術指標，確保材料質量符合施工規(guī)范要求。
3、嚴把工藝操作關。從混凝土配合比的配制、鋼筋的焊接到構件的澆筑等工序均嚴格把關，對關鍵工序、隱蔽工程實行全過程旁站，對混凝土采取抽取試件檢測。
4、規(guī)范施工管理。對大中修項目實行監(jiān)理模式和合同管理。通過近期對已維修加固橋梁使用情況、外觀質量、老橋病害有無發(fā)展等現(xiàn)場檢查可以看出，維修加固效果顯著，滿足了橋梁的正常使用要求。
六、結束語
由于橋梁病害發(fā)生的不確定性，橋梁維修加固又無現(xiàn)成的理論體系，因而橋梁維修加固工作是項探索性、實踐性較強的工作。只有不斷地積累經驗，總結分析后期的使用效果，才能判斷維修加固方法的科學性、適用性和針對性。隨著我國橋梁建設的發(fā)展以及現(xiàn)有橋梁的老化，安全評估和加固補強必將成為橋梁工程中的一門新興學科，推動橋梁工程發(fā)展特別是橋梁的加固技術要求新工藝、新技術的不斷出現(xiàn)。隨著科研工作的不斷深入以及廣大科研設計等人員的共同努力，新材料、新技術的應用將在今后的橋梁加固改造中發(fā)揮日益重大的作用。
參考文獻
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